Wprowadzenie do zakresu zastosowań mikroskopu metalograficznego
Badania metalograficzne metali żelaznych, badania metalograficzne metali nieżelaznych, badania metalograficzne metalurgii proszków, identyfikacja i ocena tkanek po obróbce powierzchniowej materiału.
Wybór materiału: Istnieje pewna zgodność pomiędzy mikrostrukturą a właściwościami materiału, na podstawie której można wybrać odpowiedni materiał.
Kontrola: kontrola surowca i kontrola procesu.
Kontrola pobierania próbek: W procesie wytwarzania produktu przeprowadzana jest kontrola metalograficzna półproduktów, aby upewnić się, że mikrostruktura produktu spełnia wymagania przetwarzania następnego procesu.
Ocena procesu: Ocena i identyfikacja kwalifikacji procesu produktu.
Ocena eksploatacyjna: Stanowi podstawę dla wydajności, niezawodności i żywotności części eksploatacyjnych.
Analiza awarii: znajdź defekty procesowe i materiałowe, aby zapewnić podstawę do analizy makro i mikro dla analizy awarii.
Różne zasady obrazowania mikroskopu metalograficznego
1. Jasne pole, ciemne pole
Pole jasne jest najprostszym sposobem obserwacji próbek pod mikroskopem i stanowi jasne tło w polu widzenia mikroskopu. Podstawowa zasada jest taka, że gdy źródło światła jest naświetlane pionowo lub prawie pionowo przez soczewkę obiektywu na powierzchnię próbki, jest ono odbijane z powrotem do soczewki obiektywu przez powierzchnię próbki, tworząc obraz.
Różnica między metodą oświetlenia ciemnego pola a jasnym polem polega na tym, że w obszarze pola mikroskopu znajduje się ciemne tło, a metodą oświetlenia jasnego pola jest padanie pionowe lub pionowe, podczas gdy metoda oświetlenia ciemnego pola jest ukośna oświetlenie wokół obiektywu. Próbka, próbka rozproszy lub odbije napromieniowane światło, a światło rozproszone lub odbite przez próbkę dostanie się do soczewki obiektywu, aby obrazować próbkę. Obserwacja w ciemnym polu umożliwia wyraźną obserwację bezbarwnych i małych kryształów lub jasnych drobnych włókien, które są trudne do zaobserwowania w jasnym polu w ciemnym polu.
2. Światło spolaryzowane, zakłócenia
Światło jest rodzajem fali elektromagnetycznej, a fala elektromagnetyczna jest rodzajem fali poprzecznej, tylko fala poprzeczna ma zjawisko polaryzacji. Definiuje się je jako światło, którego wektor elektryczny wibruje w sposób ustalony względem kierunku propagacji.
Polaryzację światła można wykryć za pomocą układów eksperymentalnych. Weź dwa identyczne polaryzatory A i B, pozwól, aby naturalne światło przeszło najpierw przez pierwszy polaryzator A, następnie światło naturalne również stanie się światłem spolaryzowanym, ale potrzebny jest drugi polaryzator B, ponieważ ludzkie oko nie jest w stanie go rozróżnić. Zamocuj polaryzator A, umieść polaryzator B na tym samym poziomie co A, obróć polaryzator B, a zobaczysz, że intensywność przepuszczanego światła zmienia się okresowo wraz z obrotem B, a natężenie światła będzie stopniowo zmieniać się od maksymalnego do maksymalnie przy każdym obrocie o 90 stopni. Osłabiając do najciemniejszego, a następnie obracając o 90 stopni, natężenie światła będzie stopniowo wzrastać od najciemniejszego do najjaśniejszego, więc polaryzator A nazywany jest polaryzatorem, a polaryzator B nazywany jest analizatorem.
Interferencja to zjawisko, w którym dwie kolumny spójnych fal (światła) nakładają się na obszar interakcji w celu zwiększenia lub zmniejszenia natężenia światła. Interferencja światła dzieli się głównie na interferencję podwójnej szczeliny i interferencję cienkowarstwową. Interferencja podwójnej szczeliny oznacza, że światło emitowane przez dwa niezależne źródła światła nie jest światłem spójnym. Urządzenie interferencyjne z podwójną szczeliną sprawia, że jedna wiązka światła przechodzi przez podwójną szczelinę i staje się dwiema wiązkami spójnego światła, które komunikują się na ekranie świetlnym, tworząc stabilne prążki interferencyjne. W eksperymencie z interferencją na podwójnej szczelinie, gdy różnica ścieżki od punktu na ekranie świetlnym do podwójnej szczeliny jest parzystą wielokrotnością połowy długości fali, w tym punkcie pojawiają się jasne prążki; gdy różnica ścieżek od punktu na ekranie świetlnym do podwójnej szczeliny jest nieparzystą wielokrotnością połowy długości fali, ciemny prążek w tym punkcie to interferencja Younga na podwójnej szczelinie. Interferencja cienkowarstwowa to zjawisko interferencji pomiędzy dwiema wiązkami odbitego światła po odbiciu wiązki światła przez dwie powierzchnie folii, co nazywa się interferencją cienkowarstwową. W przypadku interferencji cienkowarstwowej różnica dróg odbitego światła od powierzchni przedniej i tylnej zależy od grubości folii, zatem ten sam jasny prążek (ciemny prążek) powinien pojawić się w miejscu, w którym grubość filmu jest równa zakłócenia cienkowarstwowe. Ponieważ długość fali światła jest wyjątkowo krótka, gdy cienkie warstwy interferują, folia dielektryczna powinna być na tyle cienka, aby można było zaobserwować prążki interferencyjne.
3. Różnicowy kontrast interferencyjny DIC
Mikroskop metalograficzny DIC wykorzystuje zasadę światła spolaryzowanego. Mikroskop transmisyjny DIC składa się głównie z czterech specjalnych elementów optycznych: polaryzatora, pryzmatu DIC I, pryzmatu DIC II i analizatora. Polaryzatory instaluje się bezpośrednio przed układem skraplacza w celu liniowej polaryzacji światła. W kondensatorze zainstalowany jest pryzmat DIC, który może rozłożyć wiązkę światła na dwie wiązki światła (x i y) o różnych kierunkach polaryzacji, które tworzą mały kąt. Kondensator ustawia dwie wiązki światła równolegle do osi optycznej mikroskopu. Początkowo obie wiązki światła mają tę samą fazę. Po przejściu przez sąsiedni obszar próbki, ze względu na różnicę w grubości i współczynniku załamania światła próbki, obie wiązki światła mają różnicę dróg optycznych. W tylnej płaszczyźnie ogniskowej obiektywu zamontowany jest pryzmat DIC II, który łączy dwie fale świetlne w jedną. W tym momencie płaszczyzny polaryzacji (x i y) dwóch wiązek światła nadal istnieją. Ostatnia wiązka przechodzi przez pierwsze urządzenie polaryzujące, analizator. Zanim wiązka utworzy obraz DIC w okularze, analizator ustawia się pod kątem prostym do kierunku polaryzatora. Analizator łączy dwie prostopadłe wiązki światła w dwie wiązki o tej samej płaszczyźnie polaryzacji, powodując ich interakcję. Różnica dróg optycznych pomiędzy falami x i y określa ilość przepuszczanego światła. Gdy różnica ścieżek optycznych wynosi 0, światło nie przechodzi przez analizator; gdy różnica dróg optycznych jest równa połowie długości fali, przechodzące światło osiąga wartość maksymalną. Dlatego na szarym tle struktura okazu przedstawia różnicę między jasnym i ciemnym. Aby uzyskać najlepszy kontrast obrazu, różnicę ścieżki optycznej można zmienić, dostosowując podłużne dostrojenie pryzmatu DIC II, co może zmienić jasność obrazu. Regulacja pryzmatu DIC II może sprawić, że drobna struktura próbki będzie przedstawiała obraz projekcyjny pozytywowy lub negatywowy, zwykle jedna strona jest jasna, a druga ciemna, co powoduje sztuczne trójwymiarowe wrażenie próbki.
